质量为m的球从高处由静止开始下落,已知球所受的空气阻力与速度大小成正比。下列图像分别描述了球下落过程中加速度a、速度v随时间的变化关系和动能Ek、机械能E随下落位移h的变化关系可能正确的是:
【答案】A
【解析】
A.已知球所受的空气阻力与速度大小成正比,即f=kv,根据牛顿第二定律得:
得
开始时v比较小,且mg>kv,球向下加速,当v逐渐增大,则a减小,即球做加速度逐渐减小的加速运动;当mg=kv时加速度为零,此时速度不再增大,做匀速直线运动,则全过程小球先做加速度减小的变加速直线运动,后做加速度等于零的匀速直线运动,v-t图象的斜率表示加速度,则斜率应该逐渐减小到零后不变;故A正确;
B.a-t图象的斜率为
可知a减小,a-t图象斜率绝对值减小,所以a-t图象应是曲线,故B错误;
C.由动能定理:
mgh-fh=Ek-0,
即
Ek=(mg-kv)h,
由于v是变化的,故Ek-h不是线性关系,故C错误;
D.机械能的变化量等于克服阻力做的功:
-fh=E-E0
可得:
v逐渐增大,则f逐渐增大,即E-h图象的斜率逐渐变大,故D错误;
故选A。